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배관응력해석 및 유한요소해석에 의한 SNG플랜트의 리스크 관리 위치 선정
Identifying Risk Management Locations for Synthetic Natural Gas Plant Using Pipe Stress Analysis and Finite Element Analysis 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.26 no.2, 2017년, pp.1 - 11  

데니즈 타이군 엘텐 (중앙대학교 대학원 기계공학과) ,  유종민 (중앙대학교 대학원 기계공학과) ,  윤기봉 (중앙대학교 기계공학부) ,  김지윤 ((주)에너지기술융합센터)

초록
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최근 합성천연가스(synthetic natural gas, SNG)의 사용과 합성천연가스를 생산하는 플랜트의 실증 운영이 증가하고 있다. SNG 플랜트는 다양하게 개발된 여러 합성 공정 기술이 적용되고 있으며, 이러한 공정의 특성상 고온, 고압의 운전 조건을 가진다. 기존 여러 연구들은 주로 합성천연가스 생산을 위한 화학적 합성 공정의 변수와 공정 최적화에 대한 연구에 집중되어 왔다. 이에 비해, 기존 산업 플랜트와는 다소 차별되는, 공정 특성으로 인한 SNG 플랜트의 기계적 손상과 유지보수 기법에 대한 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 SNG플랜트의 주요 배관계통에 대해 ASME B31.3에 의거한 배관 시스템 응력 해석을 수행하였다. 또한 특이 부위에 대해 상세 국부 응력 해석을 수행하였다. 해석 결과로부터 배관 주요부위 중 파손 리스크가 높은 취약부의 위치를 선정하였다. 이 위치들은 배관 위험도 관리 대상으로 활용할 수 있다. 배관 시스템 응력 해석은 설계 운전조건과 실제 운전조건을 고려하여 수행되었다. 배관 시스템 응력 해석을 통해 도출된 주요 부위에 대해서는 국부적 상세 응력 해석을 위해 유한 요소 해석이 수행되었다. 발생되는 상세 응력 값은 가스화 반응기 및 하부 곡관부 대한 ASME B31.3 코드 표준을 만족하였다. 하부 곡관부의 경우 수직 변위를 제한하는 것이 구조적으로 안전 향상에 좋을 것으로 파악되었다. 수행된 해석결과는 향후 위험도 기반 유지 보수 검사 및 안전 운영에 대해 기반 정보로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

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While they are becoming more viable, synthetic natural gas (SNG) plants, with their high temperatures and pressures, are still heavily dependent on advancements in the state-of-the-art technologies. However, most of the current work in the literature is focused on optimizing chemical processes and p...

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  • Due to the its support type, pipe B is relatively stiff and this increases the effect of pipe C on bend Y as it has more free space to move on as it can be seen in Fig. 6. All components were within the acceptable stress range; however, three out of the five highest stress values in the entire system were found on the gasification reactor at design conditions. For the gasification reactor, hoop stress values were dominant.
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참고문헌 (18)

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